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Extreme Vulkanausbrüche beeinflussten das Klima auch in Europa

Eruptionen tropischer Vulkane hatten einen grossen Effekt auf das Klima in Europa. Das fanden Berner Forscher heraus.

Lava und Asche speiender «Feuerberg»: Mount Merapi im Juni letzten Jahres.

Zwanzig Millionen Tonnen Schwefelgase schleuderte der Vulkan Pinatubo 1991 mehr als zehn Kilometer hoch in die untere Stratosphäre. Die Schwefelwolke umrundete innert drei Wochen von den Philippinen aus die Erde.

Der Pinatubo ist einer von fünfzehn extremen Vulkanausbrüchen, die Berner Forscher auswählten, um den Effekt solcher Eruptionen auf das Klima in Europa auszumachen. Bisher betrafen die Schätzungen vor allem hemisphärische Entwicklungen. Nun sind die Wissenschaftler in der Lage, anhand von Daten tropischer Vulkane wie Pinatubo, El Chichon in Mexiko 1982, Krakatau in Indonesien 1883 oder Kelut in Indonesien 1586 ein detaillierteres Bild für Europa zu erhalten. Bei der Auswahl der Vulkaneruptionen waren eine zuverlässige Datierung und die Dimension der Vulkanausbrüche entscheidend. Verschiedene Informationsquellen liefern dazu Daten: historische Berichte, die Dicke von Ascheschichten am Fusse eines Vulkans und der Säureeintrag in antarktischen und grönländischen Eisbohrkernen.

Frühere Untersuchungen zeigen: Der heftige Ausbruch des Pinatubo brachte Alaska, Grönland, China und dem Mittleren Osten einen ungewöhnlich kalten Winter. So kalt, dass es in Jerusalem schneite. In Nordamerika, Europa und Sibirien hingegen war der Winter 1992 wärmer als sonst. Schuld waren die ausgeworfenen Schwefeldioxide, die mit dem Wasser in der Atmosphäre zu Schwefelsäuretröpfchen umgewandelt wurden. Diese so genannten Aerosole brachten die Strahlungsbilanz der Erde gehörig durcheinander. So gelangte weniger Sonnenlicht auf die Erdoberfläche, was zu einer Abkühlung führte. Gleichzeitig absorbierten die Aerosole die Wärmestrahlen der Sonne und jene, die am Boden in die Atmosphäre zurückgeworfen werden. Die oberen Luftschichten in der unteren Stratosphäre wärmten sich auf, während die untersten in der Troposphäre sich abkühlten.

Die Berner Wissenschaftler verglichen die Eruptionen mit Klimarekonstruktionen der letzten 500 Jahre: Temperatur, Niederschlag und Druckverteilung in rund 5 Kilometer Höhe, wo die Winde Energie und Feuchtigkeit auf dem Globus verteilen. «Dank dieser langen Zeitreihe können wir zuverlässiger die Klimaeinflüsse der Vulkanausbrüche von anderen trennen», sagt der Berner Klimawissenschaftler Erich Fischer, der inzwischen am Institut für Atmosphäre und Klima der ETH Zürich tätig ist.

Jahrestemperatur sank

Die neue Studie bestätigt, was bereits frühere Studien zeigten: Es wurde stets im zweiten Sommer nach einer Eruption kühler. In Nord- und Nordosteuropa sank die durchschnittliche Jahrestemperatur um mehr als ein Grad Celsius. Weniger ausgeprägt, aber immer noch statistisch erkennbar, war die Abkühlung in Zentraleuropa und Teilen mediterraner Gebiete. Die rekonstruierten Niederschläge zeigten bei zehn Ausbrüchen, dass die Sommer in mediterranen Gebieten teilweise zu feuchterem Klima neigten, während es in Zentral- und Osteuropa eher trocken wurde.

Am ausgeprägtesten war diese sommerliche Kälteanomalie im so genannten «Jahr ohne Sommer», 1816, nach dem Tambora-Ausbruch in Indonesien, der grössten Vulkaneruption der letzten 500 Jahre. In der Schweiz waren die Sommertemperaturen in Basel und Genf etwa drei Grad zu kalt. Es gab mehrmals sommerlichen Schneefall bis in tiefere Lagen, was zu grossen Ernteausfällen führte.

Anders sah es im Winter aus. In Nord- und Mitteleuropa wurde es jeweils nach den Ausbrüchen im Durchschnitt 0,75 Grad wärmer. In Skandinavien und in der Baltischen See stiegen die durchschnittlichen Jahrestemperaturen um über zwei Grad Celsius. «Es zeigt sich ein deutliches Muster mit einer Erwärmung über Nordeuropa und einer Abkühlung in Südeuropa», sagt Erich Fischer.

Dieser Effekt sei allerdings nur indirekt auf die Veränderung der direkten Sonneneinstrahlung zurückzuführen, so interpretieren die Berner Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift «Geophysical Research Letters». Wegen der Schwefelwolken hat sich die untere Stratosphäre nach den Vulkanausbrüchen über den Tropen stark aufgewärmt. Dadurch ist ein stärkeres Temperaturgefälle zwischen südlichen und nördlichen Breiten entstanden, was die Luftdruckunterschiede verstärkt und damit die Westwindzirkulation angetrieben hat. Die rekonstruierten Druckverteilungen der letzten rund 300 Jahre zeigen: Der stärkste Druckunterschied war über Westeuropa und dem Nordatlantik auszumachen. Die Wissenschaftler sprechen in diesem Fall von einer positiven Nordatlantischen Oszillation, sprich NAO. Die Folge: Milde Meeresluft vom Atlantik brachte im Winter Wärme auf den Kontinent. Die Wissenschaftler bestätigen aus den rekonstruierten Daten, was Klimamodelle bereits früher aufzeigten: Die Winterwärme ist mit den dynamischen Veränderungen der planetarischen Windzirkulation erklärbar.

Die klimatischen Folgen von Vulkanausbrüchen können auch länger als zwei Jahre anhalten, wenn verschiedene Eruptionen während einer kurzen Zeitperiode folgen. Allerdings möchte Klimaforscher Erich Fischer betont haben: «In den letzten 50 Jahren gab es keine solche Situation. Für den Klimawandel des letzten halben Jahrhunderts spielen die Vulkane eine vernachlässigbare Rolle.»

Für die Modelle der Klimaforscher hingegen wohl: Denn deren Zuverlässigkeit können sie nun mit den neuen Informationen besser prüfen.